Paramètres hydrodynamiques .1 Débits spécifiques

La fonction conductrice de l'aquifère peut être estimée en première approche par une étude de la distribution des débits spécifiques (Qs [L3.T-1.L-1]). Il s'agit de l'information disponible la plus répandue et la mieux répartie sur la zone d'étude. Les mesures sont plus ou moins anciennes (de 1964 à 1999) et de validité variable. Réalisés sur des puits qui ne captent

qu'une épaisseur faible de l'aquifère, les essais de pompage sont souvent effectués sur de trop courtes durées sans développement préalable de l'ouvrage. Cependant il existe tout de même de bonnes correspondances entre les mesures anciennes et récentes d'un même site, et lorsqu'une hausse importante a eu lieu, elle s'accompagne logiquement d'une augmentation du

Qs. Nous avons ajouté seulement 4 mesures à celles utilisées par Favreau (2000), pour l'obtention d'une distribution des Qs sur la zone (Fig.V-3). Elles sont issues des essais de puits réalisés lors de la 3^ème phase du programme d'hydraulique villageoise du Conseil de l'Entente en 1999.

Les plus forts Qs sont situés le long du dallol Bosso (alluvions quaternaires) et sur le secteur central de la zone d'étude. Ailleurs ils sont intermédiaires, avec des valeurs plus faibles au nord ouest et au sud (Fig.V-3).

137

V.2.3.2 Perméabilité/transmissivité

Le pouvoir adducteur de l'aquifère est relativement méconnu sur la zone d'étude. De même que pour les débits spécifiques, les quelques pompages d'essai réalisés sur des forages captant la nappe phréatique, sont à considérer avec réserve. Les forages ne captent généralement que les dix premiers mètres de l'aquifère et la durée du pompage, effectuée immédiatement après fonçage, est souvent insuffisante. Il est courant d'observer un développement de l'ouvrage au cours de l'essai. Il faut ajouter à ces considérations la nature lithologique extrêmement variable de l'aquifère. Si régionalement les formations sédimentaires peuvent être considérées comme homogènes, localement la présence de lentilles d'argile ou sableuses peut modifier considérablement les interprétations ponctuelles (uniquement représentatives de la singularité). Les valeurs de transmissivités obtenues au cours des essais sans développement apparent de l’ouvrage, varient entre 5.10^-4 et 1.10^-2 m².s^-1 et montrent une bonne corrélation avec les débits spécifiques mesurés (r²=0,67, Favreau, 2000). Par conséquent la distribution spatiale des Qs est considérée comme représentative de la distribution des transmissivités.

Concernant les puits, les interprétations d'essais de pompages plus récents et de plus longue durée donnent des transmissivités calculées par la méthode de Theis/Jacob de l'ordre de 6.10^-5 à 1.10^-3 m².s^-1 pour des perméabilités déduites de l'ordre de 10^-5 à 10^-4 m.s^-1 (Favreau, 2000). Considérant une épaisseur saturée variant de 10 à 90 m sur la zone d'étude (cf. §V.3.3.2), les perméabilités peuvent être évaluées à partir des données disponibles entre 10-6 à 10-3 m.s-1.

V.2.3.3 Porosité

Les deux seules mesures de porosité efficace existantes, déduites de pompages d'essai, sont de 1% à Banikane (2°37'29''E, 13°35'10''N) et 15% à Banizoumbou. Ces valeurs laissent une certaine liberté quant à l'appréciation d'un ordre de grandeur de la porosité efficace pour la modélisation hydrodynamique. Par ailleurs les transmissivités calculées pour ces deux points distants de 10 km sont du même ordre (10^-3 m².s^-1). Il est par conséquent difficile de conclure s'il s'agit d'une expression de la variabilité extrême de l'aquifère, ou s'il s'agit de mesures erronées.

Une approche théorique nous a permis d'évaluer les valeurs de la porosité efficace sur deux sites. L'amortissement d'une variation piézométrique instantanée dans un aquifère captif homogène, semi infini, limité par une zone rectiligne à potentiel imposé et sans aucune possibilité d'échange que cette zone, peut être défini par la formule suivante :

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ ⋅ × = t . T S x erfc H H(xt,) 4 0 (5.1)

pour H(x,t) : variation de charge en (x,t)

H0 : variation instantanée de la charge imposée

erfc : fonction erreur complémentaire x : distance du point d'observation t : depuis le début de la variation S : coefficient d'emmagasinement T : transmissivité

Cette équation de diffusion monodimensionnelle est également valide pour le cas d'un aquifère libre, lorsque l'amplitude des variations H(x,t) et H0 est faible devant l'épaisseur saturée. Les sites de Hamdallay (2°24'54''E, 13°33'28''N) et Banizoumbou offrent la possibilité d'appliquer la relation (5.1) avec T connue et des épaisseurs saturées respectives de

22 et 27 m, pour des fluctuations piézométriques de l'ordre du mètre. Une certaine homogénéité de la lithologie semble également localement respectée.

Pour Hamdallay, les fluctuations piézométriques saisonnières mesurées au puits "Sud" sont considérées comme signal source. Le signal amorti est observé au puits "Mosquée" à 350 m de distance. La transmissivité est estimée à 7.10^-4 m².s^-1.

A Banizoumbou, le signal source provient du piézomètre "Orstom", et le signal amorti est mesuré au piézomètre "DRE" à 80 m plus au sud. Deux enregistreurs automatiques (pas de 15 min) nous permettent de travailler sur les crues événementielles. Les transmissivités sont estimées à 2.10^-3 m².s^-1.

Les ajustements manuels des signaux amortis (H(x,t)) observés et calculés selon la fonction (5.1), permettent de déduire des diffusivités (T/S) de 4.10^-2 m².s^-1 pour Hamdallay et de 1,6.10^-1 m².s^-1 pour Banizoumbou (Fig.V-4). Les porosités efficaces correspondantes (S)

sont respectivement de 2% et de 13% (contre 15% mesurés par pompage d'essai). Quelles que soient les méthodes employées, elles concernent trop peu de points pour permettre une généralisation à toute la zone d'étude. La porosité efficace reste un facteur méconnu et apparemment fortement variable du secteur aquifère étudié.

Fig.V-4 : ajustements manuels de la fonction de diffusion 1D (5.1) et diffusivités correspondantes. a) site de Hamdallay, hivernage 1997; b) site de Banizoumbou, crues du 30/07/97, du 13/08/98 et du 04/09/98.

139

V.3 Piézométrie

V.3.1 Données

Dans le cadre du programme HAPEX SAHEL, des suivis piézométriques ont débuté dès 1991 sur un réseau de plus de 250 points dans le degré carré de Niamey (Leduc et Lenoir, 1995). Il s'agit de mesures ponctuelles, à différents pas de temps (annuel à bimensuel), ou bien d'enregistrements automatiques. Les observations ont été maintenues par l'ORSTOM puis l'IRD, assurant une évolution et une continuité des mesures de 1994 à 2002. Depuis 2003, le réseau piézométrique est devenu l'objet d'un Observatoire de Recherche sur l'Environnement (ORE AMMA-Catch Niger), associé au programme de recherche international AMMA (Analyses Multidisciplinaires de la Mousson Africaine). Certains suivis proviennent également des Directions Départementales de l'Hydraulique (DDH) de Dosso et de Tillabéri, dans le cadre d’un programme d’appui à la Direction des Ressources en Eau du Niger (DRE).

Plusieurs dizaines de milliers de mesures piézométriques sont disponibles actuellement sur le degré carré de Niamey. L'essentiel des chroniques, récentes et anciennes, concernant notre zone d'étude, sont analysées et critiquées dans Favreau (2000).